熔盛重工建造世界最大桥梁钢沉井
2014-06-09 07:43 | 南通网 船厂动态
全市瞩目的沪通铁路建设已经迈出坚实的一步:5月29日,随着大型龙门起重机将最后一层组件吊装到位,目前世界上最大的桥梁钢沉井至此终于全部建造完工。
本月中旬,这个钢铁“巨无霸”将从制造商——江苏熔盛重工出坞并浮运至10公里以外的沪通长江大桥建设现场,在完成精确定位后下沉,成为中国中铁大桥局建造的世界最大主跨公铁两用斜拉桥沪通长江大桥两个主塔墩之一——第28号主塔墩基础的最重要组成部分。
主跨1092米的沪通长江大桥,是世界上首次突破千米级的公铁两用斜拉桥,在世界桥梁史占据重要地位。而这个大型钢沉井,正是这个工程基础中的基础。
为啥选择熔盛
“宽87米,长59米,占地面积有12个篮球场大小。它的高度为115米,相当于30多层楼,总重15000多吨。”谈起这个“巨无霸”的每个细节,中铁大桥局沪通大桥项目部副总孟钢如数家珍。
孟钢告诉记者,南通是全国有名的造船大市,在钢结构制造方面有着很强的基础,沉井实现“南通制造”,与南通长期以来不遗余力打造海工船舶产业有着密不可分的联系。
早在去年下半年,他就悄然进驻南通,开展进行前期市场调研。孟钢发现,仅在苏通大桥上游,就分布着诸如中远海工、明德重工、熔盛重工等一大批实力雄厚的海工、船舶企业,拥有大量国内最优秀的电焊技工。其次,这些企业所在地都在沿江,船坞之外就是长江主航道,便于运输大型钢结构。
在综合硬件、软件、档期等种种因素的基础上,大桥局二公司最终将合作对象锁定在熔盛重工的身上。
6月5日,当本报记者走进熔盛重工制造钢沉井的现场,以往的疑问更是豁然开朗。熔盛重工制造部副总经理孙建华告诉记者,沉井所在的船坞是中国第一大坞——长580米、宽139米,其“胃口”完全可以容纳下28号桥墩钢沉井这样的大家伙。
建造大型沉井还需要龙门吊来搬运钢材,而熔盛重工恰恰拥有世界上唯一单体最大的龙门吊,荷载1600吨,这也是其他企业所无法拥有的设备。“熔盛重工老本行是造船。船体弧度更大,沉井相对来说线型更平整,这对于我们世界最先进的等离子切割机来说是小菜一碟,基本没有误差。”孙建华介绍说,熔盛所拥有的平面流水线等设备也是制造沉井的“好手”,因此从技术、设备层面来说,熔盛重工是最适合进行沉井施工的企业了。
中铁大桥局沪通大桥项目部驻熔盛重工代表负责人夏宁桥也非常认可公司的决定。他说,按照计划,大桥局二公司必须赶在今年七、八月份长江丰水期到来之前,在水上完成定位,这样才能确保沉井安装的安全与质量。熔盛重工靠近施工现场,协调、对接包括成品后的运输都非常方便,这可以确保施工进度。同时,熔盛有熟练的电焊工、装配工,综合以上种种因素,熔盛重工可谓拥有天时、地利、人和等条件。
跨界大磨合
从3月11日双方“牵手”到6月中旬第一个沉井可以交付,只用3个月的时间就完成原先需要半年的工作量,这需要双方的无缝对接和紧密合作。
对大桥局而言,尽管熔盛重工是个不错的选择,毕竟是造船企业,从未接触过建桥行业,加上建造这样一个庞然大物,工序众多,有许多细节需要考虑。同时,高峰期沉井上有1600名工人在同时施工,一旦配合不好,就会起到反作用。
为了方便对接、协调,中铁大桥局在熔盛重工派驻20多位驻厂代表,负责对接、检查等工作。每天上午9点熔盛方面要和驻厂代表开协调会,下午3点再次碰头,每周五还有一次调度会。
4月中旬,在建造第三层沉井时,由于图纸设计有更改,需要对重达60吨的导向轮装置进行修改。面对这样的重要变更,熔盛重工没有抱怨,更没有扯皮,而是紧密配合,双方坐下来只用2个小时就敲定方案,一周时间装置修改完毕,而一般这道工序需要20多天的时间。“熔盛确实很配合,都是先干再谈价格,为我们争取了很多时间。”夏宁桥由衷地说。
为确保施工质量,每完成一道工序,必须进行检查。按照一般方案,工厂自己检查一遍,监理再检查一遍,大桥局最后还要检查一遍,这就需要3天的时间。各方在商议之后,决定找到工序责任人,各方一起下井检查,发现问题,现场就画线记录,要求责任人进行整改,这样一来就大大节约了时间。“工序不等人,没有白天黑夜、雨天风天的区别,只要完成就要检查,驻厂代表都是24小时待命,与我们密切配合。”孙建华说,吊第五层组件正是凌晨4点,驻厂代表与熔盛重工施工人员一起参与,一直干到早上7点多,工序圆满结束,休息了一会儿,他们又准时出现在9点的协调会上。
正是依靠精诚合作、无缝对接,才成就了这样的“南通速度”。
精确,还是精确
28号沉井是沪通长江大桥的水下基石,为什么要选择沉井方式作为水下基石?要回答这个问题,要得从大桥的功能说起。
新建沪通铁路作为我国铁路网沿海通道中的重要组成部分,是鲁东、苏北与上海、苏南、浙东地区间最便捷的铁路运输通道,也是长三角地区快速轨道交通网的重要组成部分。沪通长江大桥是沪通铁路的控制性工程,主桥采用双塔斜拉桥布置。
这座大桥之所以举世瞩目,是因为具有显著的“一高、二大、三新”的特点:“一高”即主塔高。大桥主塔高达325米,约100层楼房高,为世界最高的公铁两用斜拉桥主塔;“二大”即大跨、大体积。大桥主跨1092米,在建桥史上是一次质的飞跃;大桥的沉井基础体积大,是世界上规模最大的深水沉井基础;“三新”,即结构新、装备新、材料新,均具有国际领先水平。
中铁大桥局副总工程师李军堂介绍说,如果采用桩基础,意味着要做很多桩基础,并且承台要做得很大很大,工程量非常大,对抗震也是不利的。沉井的承载力大、刚度大,承受抗弯能力强,对抗震有利,而且相对桩基础,沉井平台小,有利于整个航道的通航。
沪通长江大桥的两个主塔墩沉井都由熔盛重工制造。其中,先期制造的28号主塔墩钢沉井由一个个部件焊接、一层层吊装完成,每一层有35个重40吨的十字架形组件组成,而每个十字架组件,又由几十片大小构件焊接。“按照设计要求,每一片钢板的焊接,最大不能出现厘米级的误差。”李军堂表示,28号主塔墩钢沉井关乎后面的工期接续,更关乎国家的百年大计。因此,凡是涉及钢沉井施工的各个工序、环节的装备、材料,都必须经过科学研究和缜密选择,项目部做到严把准入关、质量关和人员关,确保沉井基础制造、施工的万无一失。
自3月1日沪通长江大桥正式开工以来,中铁大桥局项目部钢沉井制造迅速拉开大幕,并抢抓四、五月份的施工黄金季节,不断优化钢沉井制造工艺,不断加速施工步骤,不断增加作业人数,高峰时甚至达到近千人。
对此,中铁大桥局总经理胡汉舟表示,沪通长江大桥的建造必须着眼于在装备、人员、管理上的同步跨越,主动展示中国建桥的最高水平。
挑战在后头
6月中旬,28号沉井将出坞浮运,顺江而下,运到10公里外的沪通大桥主桥墩的桥面上,再经过精准的定位后,进行下沉施工。这样的大块头怎样运输到位,在江面上既定位置又如何精准下沉?
把15000多吨的“巨无霸”浮起来和运出去,都是首次尝试。要运出沉井,第一步就是要把坞门用拖轮拖开,向船坞里放水,使船坞内与江水一样平。但即使放进江水,要让大块头浮起来,还要花点心思。
李军堂介绍说,沉井有24个井筒,首先要把其中12个井筒进行封闭,注入空气,要让沉井漂起来。沉井在长江航道里要听从指挥,顺利前行,就要靠左右两侧拖轮的牵引和顶推,后面顶推的力量要达到250多吨,沉井才会移动。让沉井“走”得服帖,用来固定沉井和拖轮的钢绳都是特制的,一根钢绳的直径有15厘米,比一个成年人的胳膊还粗。在后方两艘拖轮的推顶和两侧各两艘拖轮的牵引下,沉井顺着长江主航道前行,它要经过的水域水流急、船多,聚集服务区、停泊区、锚地、渡口路线,集各种复杂通航环境于一体,因此容不得一点闪失。运送当天,海事部门将派出护航艇全程护送。目前,海事部门对于正在施工的预定沉井桥位24小时值守,并重新划定航道。据介绍,如果一切顺利,28号沉井在5小时以后,就能浮运到预定桥位。
把沉井浮起来运出去,这才是万里长征第一步。要把它准确放到江底,并把它在滔滔江面固定住,什么样的“铁爪钢臂”才能抓住这个15000吨重的大块头呢?
28号沉井在船坞里组装的同时,在10多公里外的长江江面上,正在陆续插打着用来固定沉井的钢锚桩——一根长53米,直径有3.5米,重860吨的钢管。起重能力达130吨的浮吊把锚桩吊起竖立,借助定位架确定好坐标,再通过两台600多吨打桩锤联动捶打,几个小时就可以把一根锚桩插打到河床下23米处。
除了8个主锚,还有8个混凝土的边锚,通过钢索的链接牵拉,前后左右16个钢爪铁臂要共同着力。李军堂说,在这个流域,流速可以达到2.5米每秒,沉井断面大,过来后受到非常大的水平力,最大可以达到700多吨,要牢牢定在设计的桥位上,才不会随波逐浪。据介绍,这样重量级的锚定等定位系统的组合,在当今世界桥梁施工中还是首次运用。
沉井最终使命就是支撑起沪通大桥巨大的桥墩和桥梁。怎么在湍急的江水中准确下沉并固若磐石,施工将遇到许多世界性的挑战。下沉第一步就是要给被准确固定在江面的沉井里灌水,在锚桩和钢绳的牵引下,促使它慢慢下沉,当快下沉到河床时,要突然把它落下,插到23米深的河床里,这个位置与桥面任何位置的偏差都不允许超过75厘米。如果基础偏差过大,势必影响整个桥梁的上部结构。为使沉井达到最大稳定性,高115米的沉井在河床里还要继续下沉,通过井口把泥沙吸出,使沉井在凹凸不平的河床底保持稳定,这大约需要2-3个月的时间。